1、测控电路课程设计说明书论文题目：开关型振幅调制与解调电路的设计与调试作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 测控技术与仪器 作者所在班级： B13122 作 者 姓 名 ： 刘婧 作 者 学 号 ： 201321462 指导教师姓名： 刘宝华 刘健 刘珊 完 成 时 间 ： 2016 年 6 月 8 日 北华航天工业学院教务处制目录1设计任务、要求及内容.（3）二设计过程及原理.(3)三. 分析误差原因.(11)四. 分析电路中产生的故障.（13）五. 课设心得.（13）一设计任务、要求及内容1.设计任务： 利用场效应管的开关特性，实现低频信号的幅值调制与解调，以抑制噪声干扰，提高信噪比
2、。2.设计要求：（1）设计出相应的各部分电路，组装与调试该电路，并试验其抗干扰性能；（2）设计一份电路原理图（包括题目的理论设计模型及电路的 multisim 仿真结果） 。（3）完成一份设计说明书。3.设计电路参数：调制信号：正弦波 ，频率5v 。4.设计内容：（1）分析设计任务，设计各部分电路，分析其工作原理，选择相应的参数；（2）画出完整的电路图；（3）对完整电路图进行 Multisim 仿真；（4）分析电路实验中产生的故障；（5）分析产生误差原因。5.时间安排：第一周，查阅资料；第二周，理论设计模拟电路及计算机 Multisim 仿真；第三周，撰写设计说明书；二设计过程及原理（一）元器
3、件的可靠性检验：1.运放的可靠性检验：先用运放搭成跟随器，输入正弦信号，用示波器检验器是否跟随；之后用运放搭成反向放大器，输入正弦信号看输出幅值与相位；2.稳压管的匹配：将稳压二极管串联电阻构成稳压电路，接入电源，测其性能参数，选择稳压值相近的两个稳压管。3 导线的可靠性检验：把将要用到的导线全部用万用表检测其通断；（二）原理方框图： 开关型调制器放大器开关型解调器低通滤波器方波发生器信 号调 制解调信号（三）方波发生电路： 原理图如下：-+-C0.01UFR110KR210K 2.2K20KR3R4I cI i方波发生电路中，积分电路的电压电流关系: 001u()tocQidC其中 是 t=
4、0 时电容器已存储的电荷，由 ic=-Ii=-ui/R,得到：0Q00()toioUR常量 根据初始条件确定，即 t=0 时， （0）= =Q0/C.0oUu当输入为常量时，输出为： 0()ioouttRC可见输入为方波时输出为三角波。- 1+ 1R 2R 3R 4u iR 1U RU O上图为迟滞比较电路，该电路用的是同向迟滞比较电路。R1=0 时，ui 接地，UR 接输入，Uo 接输出，门限电压由 求得： 32230oR。 由稳压管确定.由此我们选定电阻23oRUoR1=10K， R2=10K， R3=30K，R4=2.2K，电容 C=0.01F ，稳压管的稳压值为 5V。综上所述，该电路
5、前一部分是积分电路，后一部分为滞回比较器。作用：（a）积分电路：利用 RC 回路的充放电来产生三角波。 （b）滞回电路：产生方波，方波的频率为 f=R3/4*R1*R2*C。计算可以得到：方波的频率 f=7500Hz，方波的占空比为 50%。该电路中调节 R1，R2，R3 的阻值和 C 的容值，可以改变振荡频率；调节 R1，R2 的阻值可以改变方波的幅值。知该方波发生电路为调制电路和解调提供开关信号 Ua 和 Ub，进而控制三极管的导通和截止，并且 Ua 和 Ub 是一对相位相反的方波信号，则可知该电路后应该接一个反向器用来产生相位相反的信号 Ub。方波发生电路的仿真电路如图所示：方波发生电路
6、产生的方波如下图所示：（四）脉冲平衡调制电路：脉冲平衡调制电路如下图所示，它由两个电子开关，一个运算放大器和两个脉冲信号 Ua 和 Ub 组成。电路中电阻均为 5.1K，接方波处的电阻为 2.2K，放大器处的反馈电阻为 10.2K。根据调制电路的中的香农定理，至少要求载波信号的频率大于 10 倍的调制信号的频率，解调时才可以较好的将调制信号与载波信号分开，检出调制信号，并且由乃奎斯特采样定理：为了保留一个频率分量的全部信息，一个周期的间隔至少抽样两次，即必须保证 Ws=2*Wm 或者 Fs=2*Fm。该电路中输入的正弦波的频率 f=400Hz，此时方波的脉宽为 0.125ms 时，则有频率 f
7、=4000Hz，满足香农定理的要求，可以防止频率混叠的现象。电路中的电子开关用两个晶体管构成。两个输入脉冲信号 Ua 与 Ub 的幅值和频率相等，相位相反。Ua，Ub 如下图所示：当 Ua 为高电平时， Q1 导通， Q2 截止，a 点接地，运算放大器则处于同向放大状态。其闭环增益为： 2RGI1= = 1（R+R ）当 Ub 为高电平时，Q2 导通，Q1 截止，b 点接地，运算放大器则处于反向放大状态。其闭环增益为：R 2RGI2 = (1 + ) = +1（2 R+R ） R由此可见，当增益为 GI1 时，输出信号为 Ui, 而当第二种状态时，输出 信号为+Ui 。这样，由于两个晶体管受到
8、两个相位相反的脉冲控制，使输入信号 Ui 的极性不断地“变换” ，所以在输出端就得到与输入信号相反的脉冲平衡调制波调制电路仿真图如下所示：仿真电路（调制电路）产生的波形如图所示：（五）放大器：由于调制信号的幅值较小不便于后续的测量，要经过放大电路的放大后再送入解调电路。要求的调制信号的参数：调制信号：正弦波.频率500HZ ，幅值0.1v 。可知放大 5 倍，幅值为 0.5V，作为解调电路的输入信号。（六）脉冲平衡式解调电路：下图为双极性振幅调制电路的电路图，在这里研究该电路的解调。图为现行较好的脉冲平衡式双开关解调电路，由两个运算放大器和两个电子开关组成。其中，A2 为反向放大器，A1 位反
9、向加法器。晶体管 Q1 和 Q2 是两个电子开关，C 为交流耦合电容，起隔直流作用。反向器 A2 使 A 点电压与输入信号反相，B 点电压与输入信号相同。由于所有元件全是对称匹配的，所以 Ua 与 Ub 也是反相对称的。Ua 与 Ub 是两个极性相反的脉冲序列，其频率和幅值是相同的。由这两个脉冲信号交替控制电子开关。当 Ua 为正电平， Ub 为负电平，即电子开关 Q4导通，Q3 截止时，O 点对地短路，B 点电压不能输给 A2，P 点电压可输给 A2,其输出为：R6 Uo(t) = - Ua(t)R3+R5假设 ui (t)为正电平，当 t 从 0t1 时，输入信号 ui (t)由包线路 1 决定，即由正的载波决定。在 Q3 截止 Q4 导通的条件下，ui (t)首先被 A1 反相，即 A 点电压 uA（t）= ui (t) ，将这个关系带入 Uo（t）得到：R6Uo（t）= Ui (t)R3+R5可见，输出 ui (t)也是正值，与 ui (t)同相位。在 A 点电压为 Ua（t）U i (t)，Ub（t）Ui (t)。与此同时，控制方波脉冲 Ua 与 Ub 也反向，即 Ua 为负电平Ub 为正电平，电子开关 Q3 导通，Q4 截止。因此 P 点对地短路，A 点电压不
